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SUMMARY
목차
제1장 서론 24
1.1. 연구배경 및 필요성 24
1.2. 연구목적 26
1.3. 연구내용 및 방법 27
제2장 토사유출 시험유역 30
2.1. 시험유역의 설치목적 30
2.2. 시험유역의 위치선정 31
2.2.1. 시험유역의 선정기준 31
2.2.2. 시험유역의 위치 및 설치과정 34
2.3. 시험유역의 특성 43
2.3.1. 유역 및 지형 43
2.3.2. 토질 45
2.3.3. 식생 49
2.4. 토사유출 측정 시스템 55
2.5. 강우 및 토사유출량 조사 60
2.6. 토사유출해석의 매개변수 조사 63
2.6.1. 매개변수 선정을 위한 토사유출량 산정방법 63
2.6.2. 토사유출 매개변수 선정 67
제3장 토양침식 조사구 70
3.1. 조사구의 목적 70
3.2. 조사구의 위치선정 및 설치 70
3.2.1. 토양침식 조사구 선정기준 70
3.2.2. 토양침식 조사구 설치지역 선정 및 설치 72
3.3. 조사구의 지형 및 토질 79
3.3.1. 입지요인의 조사방법 79
3.3.2. 조사구별 입지요인 80
3.4. 조사구의 식생 82
3.4.1. 식생조사 방법 82
3.4.2. 조사구별 식생요인 82
3.5. 토양침식량 조사 84
3.6. 토양침식모형의 매개변수 조사 87
제4장 외국의 토양침식 및 토사유출 저감기법 현황분석 90
4.1. 토사재해 저감시스템의 기본개념 90
4.2. 외국의 토사재해 저감기법사례 및 국내 적용시 문제점 93
4.2.1. 해외의 토사재해 저감 대책 93
4.2.2. 생태학적 토양침식 저감 방법 96
4.2.3. 물리적 토사유출 저감 방법 103
4.3. 외국 토사재해 저감기법의 국내적용성 검토 130
4.3.1. 토사유출 방지대책의 분류 130
4.3.2. 토사유출 방지대책의 국내 적용시 문제점 133
4.3.3. 우리나라에 적용 가능한 토사유출 방지대책 135
제5장 GIS를 활용한 토양침식 예측모형의 매개변수 추정 138
5.1. 중점 조사지역의 추출 기준 확립 138
5.2. 중점 조사지역 선정 및 식생매개변수 측정 지소선정 139
5.2.1. 중점 조사지역 선정 139
5.2.2. 입지환경요인 조사 140
5.2.3. 산불요인의 조사 141
5.2.4. 지형요인의 조사 142
5.2.5. 식생요인의 조사 143
5.3. GPS를 이용한 식생조사 측정 매핑 144
5.3.1. 휴대용 GPS장비를 이용한 식생조사 측정 위치관측 144
5.3.2. 식생조사 측정 매핑 및 DB 구축 146
5.4. 중점조사지역의 적외선 영사을 이용한 식생지수 산출 160
5.4.1. 식생지수 160
5.4.2. 분광반사계 및 근적외 CCD 카메라 162
5.4.3. 분광반사계의 분광반사율 측정 165
5.4.4. 근적외 CCD 카메라의 NDVI 산출 166
5.5. 고해상도 위성영상을 이용한 식생지수 산출 173
5.5.1. 활용 가능한 고해상도 위성영상 173
5.5.2. 위성영상 NDVI 산출 176
5.5.3. 위성영상 NDVI와 식생조사 측점의 상관분석 181
5.5.4. 고해상도 위성영상 비교 및 분석 189
5.6. GIS식생지수의 적용성 검토 191
제6장 토양침식 DB 구축 194
6.1. 토양침식 및 토사유출을 위한 매개변수 194
6.2. GIS 기법을 이용한 지형인자 매개변수 산정 195
6.2.1. 지형인자 매개변수 산정 개요 195
6.2.2. 수치지도를 이용한 지형 인자의 추출 197
6.3. GIS 기법을 이용한 지형인자 매개변수 산정 알고리즘 202
6.3.1. 유역경계 분할(polygon) 203
6.3.2. 지형인자 추출 203
6.3.3. 지형인자 테이블 구성 208
6.3.4. GIS 지형인자 DB구축 209
6.4. GPS를 이용한 토사유출 시험 유역 정밀 측량 209
6.4.1. GPS의 측량의 개요 209
6.4.2. GPS 측량계획 및 기준점측량 213
6.4.3. 토사유출 시험유역 정밀 지형인자 추출 219
6.5. 토양침식 모형을 위한 지오데이타베이스 설계 225
6.5.1. 토양침식 모형을 위한 데이터 모델 225
6.5.2. 데이터 파일 형식 227
6.6. 토양침식 모형을 위한 D/B 시범 구축 231
6.6.1. 토양침식 모형을 위한 D/B 구축요소 231
6.6.2. 토사유출 시험유역 D/B 시범구축 238
6.7. 다양한 토양침식 예측모형의 GIS DB 구축방안 241
6.7.1. RUSLE Model 241
6.7.2. WEPP Model 247
6.7.3. 토양침식 및 토사유출 관측 D/B 251
6.7.4. 토사유출 평가 모형 D/B 254
제7장 결론 258
참고문헌 262
서지자료 265
REPOT DOCUMENTATION PAGE 266
판권기 267
표 2.1. 토사유출 시험유역 위치의 일반적인 선정기준 33
표 2.2. 시험유역의 위치 35
표 2.3. 시험유역의 설치과정 35
표 2.4. 시험유역의 특성 43
표 2.5. 사천 NW-1 지역의 체가름 시험 결과 46
표 2.6. 사천 NW-5 지역의 체가름 시험 결과 46
표 2.7. 사천 NW-6 지역의 체가름 시험 결과 46
표 2.8. 사천 NW-7 지역의 체가름 시험 결과 47
표 2.9. 사천 NW-8 지역의 체가름 시험 결과 47
표 2.10. 사천 NW-9 지역의 체가름 시험 결과 47
표 2.11. 사천 NW-12 지역의 체가름 시험 결과 48
표 2.12. 사천 NW-16 지역의 체가름 시험 결과 48
표 2.13. 시험유역내의 식생자료 50
표 2.14. 시험유역의 4월 식생자료 52
표 2.15. 테이터로거 제원 56
표 2.16. 전도형 우량계 제원 57
표 2.17. 압력식 수위센서 제원 57
표 2.18. 탁도센서 제원 58
표 2.19. 시험유역의 토사유출조사결과 61
표 2.20. 토사유출모형별 매개변수 및 DB의 매개변수 선정 68
표 3.1. 토양침식 소규모 조사구의 일반적인 선정기준 72
표 3.2. 소규모 조사구의 지표조사 내용 79
표 3.3. 설치된 5개 토양침식 조사구의 위치, 입지조건 81
표 3.4. 설치된 5개 토양침식 조사구의 식생상태 83
표 3.5. 식생지수 84
표 3.6. 소규모 조사구의 강우유출량 및 토사유출량 조사 결과 85
표 3.7. 토양침식 모형별 매개변수 및 DB의 매개변수 선정 88
표 4.1. 각 변수에 따른 유출량과 토양유실 비교 97
표 4.2. 재료별 설치법 123
표 4.3. 점착제별 살포유형 126
표 4.4. 토사유출 방지대책의 장·단점 130
표 4.5. 우리나라에 적용 가능한 토사유출 방지대책 135
표 5.1. 휴대용 GPS 제원 145
표 5.2. 좌표변환 그리드 설정 145
표 5.3. 식생조사 속성테이블 항목 ID 147
표 5.4. 실측된 식생지수의 조사자료 149
표 5.5. 측정된 각각의 중점조사지소별 식생지수 153
표 5.6. 2008년 4월 사천면 조사지역 식생자료 157
표 5.7. 2008년 여름 식생 추정치 159
표 5.8. 분광 반사계 제원 163
표 5.9. 근적외 CCD 카메라의 제원 164
표 5.10. 밴드별 파장대 165
표 5.11. 센서제원(KOMSAT-2) 173
표 5.12. SPOT 제원 174
표 5.13. HRG 센서 175
표 5.14. 센서의 특성 175
표 5.15. 위성영상 비교 190
표 5.16. 식생피복도지수에 따른 유출 및 토양침식 매개변수의 다중회귀분석 191
표 6.1. 지형인자 산출을 위한 코드 206
표 6.2. GPS측량 방식 구분 212
표 6.3. GPS측량의 정확도 213
표 6.4. GPS측량장비 제원 214
표 6.5. 2급 기준점 215
표 6.6. 4급 기준점 216
표 6.7. GIS 자료구축 231
표 6.8. 과업구간의 데이터 234
표 6.9. 식생 데이터 표 236
표 6.10. GIS DB 레이어별 자료형태 239
표 6.11. RUSLE 매개변수의 종류 및 산정방법 245
표 6.12. RUSLE 모델의 GIS 자료구축 246
표 6.13. WEPP 모델을 위한 GIS 자료구축 250
그림 2.1. 저류조 설치 지점 지형 36
그림 2.2. 선정된 시험유역의 전경 37
그림 2.3. 시험유역 측정시설 예정지 37
그림 2.4. 시험유역 토사유출 측정시설 도면 38
그림 2.5. 저류조 바닥 공사 39
그림 2.6. 저류조 바닥 콘크리트 타설 39
그림 2.7. 측벽 거푸집 제작 40
그림 2.8. 측벽 콘크리트 타설 40
그림 2.9. 배수관 매설 41
그림 2.10. 월류부 훌륨 설치 41
그림 2.11. 각도 150˚의 삼각형 위어 설치 42
그림 2.12. 완공 된 저류조 42
그림 2.13. 시험유역 위치도 44
그림 2.14. 시험유역의 입도분석 45
그림 2.15. 토양 샘플링 지점 48
그림 2.16. 식생자료 조사 지점 54
그림 2.17. 토사유출 측정 시스템 55
그림 2.18. 시험유역의 토사유출량 측정장치 59
그림 2.19. 자기기록 장치 설치 전경 59
그림 2.20. 시간별 강우량(2008년 4월 9일~10일) 60
그림 2.21. 수위유량곡선 61
그림 2.22. 유량 계측(1) 62
그림 2.23. 유량 계측(2) 62
그림 3.1. 시험유역의 식생전경 73
그림 3.2. 소규모 조사구의 모식도 74
그림 3.3. 소규모 조사구의 위치 75
그림 3.4. 석교 1 토양침식 조사구 76
그림 3.5. 석교 2 토양침식 조사구 77
그림 3.6. 석교 3 토양침식 조사구 77
그림 3.7. 석교 4 토양침식 조사구 78
그림 3.8. 석교 5 토양침식 조사구 78
그림 3.9. 소규모 조사구 입도분포곡선 80
그림 3.10. 지점 별 유출량 86
그림 3.11. 지점 별 토사유출량 86
그림 4.1. 토사재해 저감시스템 구성도 92
그림 4.2. 짚단을 이용한 토사유출 방지공법 93
그림 4.3. 선떼사방공사 94
그림 4.4. 밀짚단을 이용한 사방댐 95
그림 4.5. 각 변수에 따른 연도별 유출량과 토양유실 97
그림 4.6. Leucaena leucocephala 99
그림 4.7. 6개월과 12개월 생의 콩과식물에 대한 점착력 비교 99
그림 4.8. 6개월과 12개월 생의 콩과식물에 대한 마찰각 비교 100
그림 4.9. 토양특성 100
그림 4.10. 토양 단괴의 형성 101
그림 4.11. 토양 속에 지렁이를 이용한 토양침식 실험결과 102
그림 4.12. Silt fences와 경사면의 침식 측정을 위한 전도형 자기 우량계 104
그림 4.13. Silt fence 설치 순서 105
그림 4.14. 지역에 따른 flot의 유형 105
그림 4.15. 통나무 경사로 대책 방안 106
그림 4.16. Runoff plot 108
그림 4.17. 식생섬유매트의 토양침식 방지효과를 평가하기 위해 현장조사 108
그림 4.18. 상용 야자섬유를 이용한 사면의 토양침식 및 토사유출 저감효과 109
그림 4.19. Slit 템의 설치 사례 110
그림 4.20. 산지계곡부에 토석류 흐름을 제어하기 위한 사방공법 111
그림 4.21. Gully의 발달 112
그림 4.22. 계곡의 상단부에 계단식으로 참호 112
그림 4.23. 중력식 사방댐 113
그림 4.24. Steel Cell 댐 설치 및 내부 구성 114
그림 4.25. Rock Filter Dam 115
그림 4.26. 댐의 축조 형식 115
그림 4.27. Grade Stabilization Structure 116
그림 4.28. 구조도 117
그림 4.29. GABI0N 118
그림 4.30. Check Dam 119
그림 4.31. Check Dam 설치 구조도 120
그림 4.32. Muching 재료들을 이용한 지표안정화 작업 122
그림 4.33. Mulching 123
그림 4.34. Seeding 124
그림 4.35. Dust Control 125
그림 4.36. 수로의 안정화 127
그림 4.37. PERMANENT DOWN DRAIN STRUCTURE 128
그림 4.38. PERMANENT DOWN DRAIN STRUCTURE 모식도 128
그림 5.1. 중점조사지역(강릉시 사천면) 140
그림 5.2. 식생조사 측점 자료 146
그림 5.3. 식생조사 측점 매핑 147
그림 5.4. 식생조사 측점의 속성값 148
그림 5.5. 파장에 따른 반사특성 160
그림 5.6. 분광반사계 163
그림 5.7. 근적외 CCD 카메라 164
그림 5.8. 분광반사율 측정 결과 166
그림 5.9. 적외선 카메라 촬영 영상 167
그림 5.10. NDVI 영상 168
그림 5.11. NDVI 영상 분석 (1) 169
그림 5.12. NDVI 영상 분석 (2) 170
그림 5.13. NDVI 영상 분석 (3) 172
그림 5.14. NDVI추출 지점의 좌표값 취득 176
그림 5.15. 밴드 병합 177
그림 5.16. 기하보정 177
그림 5.17. NDVI 영상 178
그림 5.18. KOMSAT-2 NDVI영상 178
그림 5.19. SPOT5 영상 기하보정 179
그림 5.20. SPOT5 NDVI영상 179
그림 5.21. IKONOS영상의 기하보정 180
그림 5.22. RGB영상 180
그림 5.23. NDVI 영상 180
그림 5.24. 위성영상 NDVI와 식생조사 181
그림 5.25. 위성영상 NDVI와 식생조사 측점(1) 181
그림 5.26. NDVI지도와 식생상태 조사지역 184
그림 5.27. 조사주간(1)과 (2)의 NDVI와 식생상태 비교 184
그림 5.28. 조사구간(3)의 NDVI와 식생상태 비교 185
그림 5.29. 조사구간(4)의 NDVI와 식생상태 비교 185
그림 5.30. 조사구간(5)의 NDVI와 식생상태 비교 186
그림 5.31. 조사구간(6)의 NDVI와 식생상태 비교 186
그림 5.32/31. 조사구간(7)의 NDVI와 식생상태 비교 187
그림 5.33. 조사구간(8)의 NDVI와 식생상태 비교 187
그림 5.34. 조사구간(9)의 NDVI와 식생상태 비교 188
그림 5.35. 예측 유출량과 실측 유출량의 비교 192
그림 5.36. 예측 토양침식량과 실측 토양침식량의 비교 193
그림 6.1. 토양침식모형 및 토사유출 해석시스템 개발을 위한 구성도 194
그림 6.2. 해당지역의 수치지도 구입 197
그림 6.3. GIS 프로그램을 이용하여 해당유역의 Elevation 값 추출 198
그림 6.4. GIS 프로그램을 이용한 TIN영상 생성 199
그림 6.5. 고도 199
그림 6.6. 경사향 199
그림 6.7. 경사도 200
그림 6.8. 해당지역의 유역경계 구분 200
그림 6.9. 해당지역의 유역경계 스케치 201
그림 6.10. 고도 추출 201
그림 6.11. 경사향 추출 201
그림 6.12. 경사도 추출 202
그림 6.13. 지형인자 DB 구축계획 202
그림 6.14. 유역 경계 분할 203
그림 6.15. 고도추출 및 값 산정 203
그림 6.16. 경사향 추출 및 값 산정 204
그림 6.17. 경사도 추출 및 값 산정 205
그림 6.18. 유역면적 및 둘레 205
그림 6.19. 유역 수평길이 206
그림 6.20. 유역폭 206
그림 6.21. 유역 경사길이 207
그림 6.22. 능선과 요선 207
그림 6.23. 등고선 208
그림 6.24. 지형인자 테이블 구성 208
그림 6.25. GIS 지형인자 DB구축 209
그림 6.26. GPS의 측위원리 211
그림 6.27. GPS측량 계획 213
그림 6.28. GPS 측량 장비 214
그림 6.29. 정적 간섭측위(Static Survey) 217
그림 6.30. 후처리 과정 218
그림 6.31. 후처리를 통한 정밀 기준점 획득 219
그림 6.32. 기준국 220
그림 6.33. 이동국 220
그림 6.34. 이동국의 이동경로 220
그림 6.35. RTK 측량을 이용하여 얻은 GPS 포인트 221
그림 6.36. 정밀 DEM 222
그림 6.37. 정밀 DEM 위치정보 222
그림 6.38. 정밀 DEM 속성정보 223
그림 6.39. 정밀 DEM 등고선과 수치지도 등고선의 비교 224
그림 6.40. 토양침식 모형의 데이터 모델 226
그림 6.41. 쉐이프 파일 227
그림 6.42. CAD 파일 데이터 229
그림 6.43. 래스터 파일 230
그림 6.44. 다른 데이터베이스 테이블 이용 230
그림 6.45. 수치지형도 232
그림 6.46. DEM 구축 232
그림 6.47. 과업구간 제작 233
그림 6.48. 과업구간 분류 233
그림 6.49. 과업구간의 속성정보 234
그림 6.50. GPS 포인트별 식생 자료 235
그림 6.51. GPS 측점별 식생 분포와 속성정보 235
그림 6.52. 다양한 자료원으로 GIS 구축 237
그림 6.53. 위성영상 DB 237
그림 6.54. GIS DB 238
그림 6.55. 사천면 과업구간 DB 240
그림 6.56. RUSLE Model 작업공정도 241
그림 6.57. LS value 242
그림 6.58. K value 243
그림 6.59. 식생인자(C) 244
그림 6.60. 토양보존대책인자(P) 244
그림 6.61. WEPP 모델의 작업 공정도 247
그림 6.62. slope 자료 248
그림 6.63. Soil 자료 249
그림 6.64. Landcover 자료 249
그림 6.65. 토양침식 및 토사유출 관측 D/B 구조 252
그림 6.66. 토사유출평가 모형 D/B 구조 255